【doc】TN接地系统
分析
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及措施完善
TN接地系统分析及措施完善 TN接地系统分
口俞
摘要本文介绍了TN系统的几种接地方式.分析其存在的 不足.针对安庆石化总厂生活区低压配电网采用的接地方式.阐述了 重复接地和总等电位连接,以及安装RCD漏电保护器的作用.最后提 出施工,运行,维护中的几点注意事项.
关键词TN系统接地重复接地电阻位移电压
'1.低压配电网TN系统接地方式简介
电源系统有直接接地点,用电设备的外露可导电部分通过 保护导体连接到电源系统接地点,该接地系统称之为TN系 统,又叫"保护接零"系统.TN系统有3种接地方式,如图1: 赫L!~II璧颡璧藤(b)1一C系统(c)1?C—S系统
图ITN系统
1.1TN—S系统是系统的保护接地线PE与中性线N完 全分开,如图l(a),又称三相五线制或单相三线制系统. 1.2TN—C系统是整个系统的保护接地线PE与中性线N 合用一根导线PEN线,如图l(b),又称三相四线制或单相两线 制系统.
1.3TN—C—S系统是系统的保护接地线PE与中性线N 从某点分开后就不允许再合并或接触的系统,如图l(c). 2.TN系统存在的缺陷分析
2.1电网正常工作时,用电设备外壳电位分析:因为生活 用电均是单相负荷组成的三相不平衡负载,加之各家各户用电 的不同期性,往往会产生较大的不平衡电流;另外由于现在大 量使用气体放电灯形成的三次谐波电流,这些电流通过具有一 定阻抗的中性线时,使中性线带有一定的电位,一般为几伏至
十几伏,甚至几十伏.由图(b),(C)可见,对于TN—C和TN— C—S系统中用电设备外壳都是直接与中性线相连,因此,也会 出现一定的电位,这时人体接触设备外壳可能会引起触电,重 则可能引起生命危险.由图l(a)可见,当采用"IN—S接地方式 时,因为不平衡电流不通过PE保护线,设备外壳电位为零. 2.2中性线断裂时,用电设备外壳的电压变化情况:由于 生活区负载多为不对称的特点,造成负载中性点产生较大的位 移电压u.?.,各相负载电压按照与负荷电流成反比的关系变 化,有的相电压升高,有的相电压降低,都不能为额定电压值. 所以,无论此时采用何种接地方式,单相用电设备都难保证正 常工作,有时还会造成家用电器损坏.我厂生活区低压配电网 在过去的运行中,曾多次发生过因中性线断裂,产生不对称电 压烧毁家用电器的事故教训.由图l的(b),(c)可见,由于PE 线和N线及PEN线阻抗都较小,所以在PEN线断点后面的用 电设备外壳也可能出现较高的中性点位移电压U.-o,这时若有 人碰触用电设备也是十分危险的.
2.3对采用过电流保护兼作单相接地(相线碰壳)保护的 可靠性分析:在TN系统中,过去一般都采用过电流保护兼作 被可靠的自动切断,也就仍然存在触电的危险性. 3.TN—C—S接地方式的完善分析
我厂生活区低压配电网,原采用的均为TN—C接地方式, 并且是利用开关的过电流保护特性兼作单相接地保护,根据以 上分析结果,基于接地系统的现状,我们选用TN—C—S接地 方式.对新建住宅区采用带重复接地和总等电位连接;原住宅 区结合线路增容改造,新增接地网,采用重复接地;并且在各用 户内增装了RCD漏电保护器.
3.1重复接地的作用
3.1.1降低用电设备外壳电压:根据文献介绍,采取重复 接地后,可使设备外壳所呈现的电压降到约70%;若再实现总
等电位连接,设备外壳带电电压便可降到30%左右.这样,一 般情况下都能满足安全电压要求(安全电压规定为36v). 3.1.2中性线断裂时,使负载电压趋于额定值:在TN— C—S接地方式的低压配电系统中,当重复接地电阻Rd前发生 中性线PEN断裂,取Rd为不同值,分别进行分析计算,验证负 载中性点位移电压U.?.和各相负载电压的变化情况.下面以我 厂生活区二村某栋楼某单元实测负荷I=38A,In=18A,Ic=
^'L,UZ~pA=u.66乙u=U-6乙uc=U.6/,仗A:,
计算(设负载为静负载,电源为无穷大,线路阻抗忽略不计), 列出
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不同的Rd值对应的各相负载电压值裹1
\\电压值中性点及各相电压v
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U0?0U^0-UBo-Uco-
?73.5ll48.24254.42273.32 lO56.92166.53239.O0264.68 442.Oll82.22228.65254.96 228.99l95.O3222.6l245.19 ll7.78205.3O2l9.8l235.96 O.59.992l1.992l9.92229.15 E,o.EBo.Eco
一z^z日zc一
1111
图2电压相?图
由计算的各值和向量图的关系可见:当电源中性线断裂 后,随重复接地电阻Itd值的减小,负载中性点位移电压U0?o值
可以大幅度减小,也就是说重复接地电阻Itd越小,对负载中性 点的位移电压Uo?o钳制作用越强,大大改善了各相负载电压的 不对称性,使各相负载电压趋于额定值,保证其正常工作. 3.2安装RCD漏电保护器,提高单相接地保护灵敏度.由 于过电流保护兼作接地保护时,受到各种条件限制,难以满足 安全关系式?.为此,在每户安装1台RCD漏电保护器,避免 相线碰壳时,设备外壳带接近相电压的危险高电位.同时,也能 防止人体误触相线时造成的触电伤亡危险.安装了RCD漏电 保护器还有一定的防火作用.
一
般户内安装的RCD漏电保器动作电流I=30mA,分 断时间不超过0.2s.这样,RCD的动作电流值很小,对设备接 地电阻要求不高,容易满足安全关系式?的要求.例如,要求安 全电压为36V时,I=30mA,则允许设备外壳接地电阻值 达120(k(1左右.RCD为不同的动作电流,安全电压为不同规定 值,要求用电设备相应的接地电阻值<下表所示,见表2. RCD额定动作电流与相应的接地电阻关系裹2 设备最大接地电阻(n)I
?(mA)允许接触电压为50V允许接触电压为25V 305oo50o
5050o50o
10o250250
150250160
20o16680
30o16680
50o10o50
可见,由于安装了RCD漏电保护器,在一定程度上弥补了 利用过电流保护开关兼作接地保护时出现的拒动或动作时限 过长的不足.可是,对于中性线断裂后,由于负载中性点位移,
其位移电压经接地保护线PE,致使设备外壳电位升高.RCD不 安徽建筑2003—3
能灵敏反映.如上所述,由于重复接地电阻Itd的钳制作用,负 载中性点的位移电压U0?.已较小,不会造成较大危险. 3.3施工安装:我们在新建的小区施工中,利用避雷接地 网,在每个单元安装1台总等电位连接箱,将配电系统的PEN 线,重复接地线,房屋构架,水暖管线等所有不带电的裸露导 体部分进行总等电位连接.而对于早期建筑的旧宿舍楼,在每
栋房屋前重新安装1组接地网,在每个单元电表箱处对PEN线进行重复接地,保证重复接地电阻Itd<4Q,并且力争使之越 小越好.这样,电源从配电室用电力电缆配送到每个单元,经 单元开关箱控制后,用I根BVV一3×4护套线,把电源相线L, 中性线N,保护线PE严格分开.再从单元电表箱送至户内照明 箱,将PE线接照明箱接地端子,然后分别接至各用电器外 壳.单元电表箱开关和户内照明箱开关均为带过电流保护的 模数开关,并在户内照明箱进线开关处安装RCD漏电保护器, 组成带重复接地安装RCD的TIN—C—S方式接地系统,接线 ..如图3:
RCD开关
单元开
用电器r丫v,早兀升<.L
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图3带t复接地安装RCD的TN—C—S系统
4,结束语
对于低压配电系统,正确地选择接地方式,完善保护措施, 可以有效地降低接触电压,可靠缩短切除接地故障时间,是确
保安全用电的重要措施.因此,我们在低压配电线路安装,运行 和维护中,必须认真从以下几方面加强管理:
4,1在对旧住宅区线路改造和新住宅区低压线路安装中, 严格按设计要求和规范施工,做好重复接地电阻和总等电位连 接的安装施工.尤其应对安装完毕的重复接地电阻值进行仔细 的检查测量,确保其值<4Q,力争越小越好.
4,2在单元电表箱处将重复接地线与电源中性线PEN可 靠相连接,然后将接地保护线PE和电源中性线N严格分开. 要求用户一定要把用电设备外壳与PE相连接,否则PE线将 成为虚设,而且还存在一定的安全隐患.
4,3对用户安装的RCD漏电保护器必须恢复使用,对原 来未装RCD或损坏的用户,建议增补.
4,4低压配电网投入正常运行后,应加强对接地系统的定 期检查维护,尤其是对重复接地电阻和电源中性线的定期测 量,发现不合格,及时整改,保证低压配电网的安全运行. 总之,我们应该全面考虑接地保护的安全措施,综合使用, 相辅相成,以最经济的
方案
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,收最大的安全效果,决不能片面强 调或夸大某一个接地系统或某一种保护措施的作用,确保安全 用电.
回
作者单位:安庆石化总厂检安公司水电队